(57)【要約】【課題】  面内輝度の均一性が高く、光の利用効率が高い面状光源装置をおよびこれを用いた表示装置を提供する。【解決手段】  導光板１は、入射した光を面状に伝播させ、出射面１０１より光を出射させる。導光板１には、出射面１０１の略中央部に第１の凹部１１０が形成されている。第１の凹部１１０は、円柱形状で形成され、底面１１１には、光源３から入射した光を底面１１１における円の中心Ｏから離れる方向へ屈折させる屈折部８を備えている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの光を入射し、入射された光を出射面から面状の光として出射する導光板とを備え、
前記導光板には、前記出射面に形成され、底部が前記光源と対向するよう配置された第１の凹部と、前記第１の凹部の底部に設けられ、前記第１の凹部の底部を通った光が前記第１の凹部の側面から入射されるよう、前記底部を通った光を前記第１の凹部の側面の方向に屈折させる屈折部とが設けられている面状光源装置。
【請求項２】
前記屈折部は、前記第１の凹部の中央部を中心として断面が三角形である複数の円が形成されたプリズムアレイであることを特徴とする請求項１記載の面状光源装置。
【請求項３】
前記プリズムアレイを形成する前記三角形の前記第１の凹部の底面に形成される内角のうち、前記中心側に形成される底角ｃ（ｃ＞４５°）、前記中心から離れた位置に形成される底角ｂ（４５°≦ｂ＜９０°）とすると、底角ｂ＞底角ｃを満たすことを特徴とする請求項２記載の面状光源装置。
【請求項４】
前記導光板の前記第１の凹部は、側面が傾斜面であって、前記底面より前記出射面の開口部の大きさが大きくなるように形成されていることを特徴とする１乃至３のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項５】
前記導光板は、前記第１の凹部と対向する位置であって、前記出射面と反対の面である反出射面に第２の凹部をさらに備え、前記第２の凹部に前記光源を収納したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項６】
前記第２の凹部は、前記第２の凹部の底面に前記第２の凹部の開口部に向かって突出する凸部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の面状光源装置。
【請求項７】
光源と、
前記光源からの光を面状に伝播して出射面から出射する導光板と、
を備えた面状光源装置において、
前記導光板は、前記出射面に第１の凹部を有しており、
前記第１の凹部が円錐形状で構成され、前記第１の凹部と対向する位置であって、前記出射面と反対の面である反出射面に前記光源を収納する第２の凹部を備え、
前記第２の凹部の底面に前記第２の凹部の開口部に向かって突出する透過機能を有する凸部を備えたことを特徴とする面状光源装置。
【請求項８】
光源と、
前記光源からの光を面状に伝播して出射面から出射する導光板と、
を備えた面状光源装置において、
前記導光板は、前記出射面に第１の凹部を有しており、
前記第１の凹部が楕円錐形状で構成され、前記第１の凹部と対向する位置であって、前記出射面と反対の面である反出射面に前記光源を配置する楕円柱状の第２の凹部を備え、
前記第２の凹部の底面に前記第２の凹部の開口部に向かって突出する透過機能を有する凸部を備えたことを特徴とする面状光源装置。
【請求項９】
光源と、
前記光源からの光を面状に伝播して出射面から出射する導光板と、
を備えた面状光源装置において、
前記導光板は、前記出射面に第１の凹部を有しており、
前記第１の凹部が半円と半円を連結する長円形状の開口部を備えた円錐形状で構成され、前記第１の凹部と対向する位置であって、前記出射面と反対の面である反出射面に前記光源を配置する開口部が前記長円形状である第２の凹部を備え、
前記第２の凹部の底面に前記第２の凹部の開口部に向かって突出する透過機能を有する凸部を備えたことを特徴とする面状光源装置。
【請求項１０】
前記第１の凹部は、前記出射面から前記反出射面方向に下ろした垂線上に角度の異なる頂点を有する連続する円錐形状で構成されたことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項１１】
前記第２の凹部に形成した凸部は、前記光源の発光中心に焦点を有する凸レンズであることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項１２】
前記第２の凹部に形成した凸部は、前記光源の発光中心よりも前記凸部から離れた位置に焦点を有する凸レンズであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項１３】
前記凸レンズは曲面形状を備え、曲面形状のコーニック定数Ｋが、−１＜Ｋ≦０
を満たすことを特徴とする請求項９または１０記載の面状光源装置。
【請求項１４】
前記凸レンズは、前記凸レンズを形成する曲面形状のコーニック定数Ｋが、Ｋ＝０
を満たすことを特徴とする請求項１１記載の面状光源装置。
【請求項１５】
前記第２の凹部に形成した凸部は、凹部の底面に断面が三角形であって、前記第２の凹部の中心を中心として断面が三角形である複数の円が形成されたプリズムアレイであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項１６】
前記第２の凹部に形成した凸部は、前記第２の凹部の底面に断面が前記反射面と略垂直である直線部と前記直線部と連続する曲線部を含む、のこぎり形状を呈するフレネルレンズであることを特徴とする請求項６に記載の面状光源装置。
【請求項１７】
前記第１の凹部の開口部に、前記第１の凹部から出射する光量を調整する光量調整手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項１８】
前記光量調整手段は、前記光源からの光を反射する反射機能を有する反射シート及び拡散機能を有する拡散シートで構成されていることを特徴とする請求項１７記載の面状光源装置。
【請求項１９】
前記反射シートは、全光線透過率が２％以上の透過機能を有することを特徴とする請求項１８記載の面状光源装置。
【請求項２０】
前記反射シートは、透過する光を拡散させる拡散機能を有することを特徴とする請求項１８または１９記載の面状光源装置。
【請求項２１】
前記反射シートは、黒色印刷が施されていることを特徴する請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項２２】
前記反射シートは、有色印刷が施されていることを特徴する請求項１８乃至２０のいずれか１項に記載の面状光源装置。
【請求項２３】
前記有色印刷は、青色であることを特徴とする請求項２２記載の面状光源装置。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれかの１項に記載の面状光源装置であって、前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする面状光源装置。
【請求項２５】
請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の面状光源装置の出射面と対向する位置に、表示素子を具備することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子等を背面から照射する面状光源装置およびこれを用いた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の面光源装置は、特許文献１に示すように、導光板の背面中央に設けた断面が三角形（例えば円錐形状）の光源挿入用凹みに光源を挿入している。
【０００３】
また、特許文献２に示す面光源装置は、導光板の後面に円錐台形状をした光源挿入部を凹設してＬＥＤ等の光源を配置し、光源の上面に双曲面状の光反射面を設置している。
【０００４】
さらに、特許文献３に示す液晶表示装置では、導光体の中央下部に導光体の辺と平行な方向に形成された溝の内部に冷陰極蛍光灯を収納し、溝の底面に透光調整膜が形成されている。
【０００５】
また、特許文献４に示すバックライト装置では、導光板の背面に光源を収容する光源用孔部を設け、対向する光出射面に凹部を設けている。また、凹部の形状が傾斜面を有する円錐形状、角錐形状であることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４２７６３６号公報（第３−４頁、第２、３、５図）
【特許文献２】特開平１０−８２９１６号公報（第３−４頁、第３、４図）
【特許文献３】特開平１０−１０４６２０号公報（第４頁、第１図）
【特許文献４】特開２００７−１４９４５１号公報（第５−７頁、第８図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示す面光源装置では、光源前方における光の量は小さくなるものの、円錐形状をした光源挿入用の凹み部分の輝度が他の部分より高くなってしまうことがあり、輝度分布の均一化ができない場合がある。
【０００８】
特許文献２に示す面光源装置では、光源から前方に出射した光を光反射面で多くの光を吸収するため、光の利用効率が低下するという問題点があった。
【０００９】
また、特許文献３に示す液晶表示装置では、冷陰極蛍光灯からの直接光を透光調整膜で調整しているが、光が充分に拡散されないため、光源の前方で輝度ムラが発生するという問題があった。
【００１０】
また、特許文献４に示すバックライト装置では、光源から出射される光が放射状に出射されるため、凹部の傾斜面に向かわない光が光出射面近傍で出射して光源の近傍で輝度ムラが発生するという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決し、面内輝度の均一性が高く、光の利用効率が高い面状光源装置をおよびこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の面状光源装置は、光源と、光源からの光を面状に伝播して出射面から出射する導光板とを備えた面状光源装置において、導光板には底部が前記光源と対向するよう配置された第１の凹部と、前記第１の凹部の底部に設けられ、前記第１の凹部の底部を通った光が前記第１の凹部の側面から入射されるよう、前記底部を通った光を前記第１の凹部の側面の方向に屈折させる屈折部とが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の面状光源装置によれば、光源から出射した光を導光板内で面状に伝播する方向に調整することができるので、導光板内で効率よく光を伝播させ、面内輝度の均一性が高く、光の利用効率が高い面状光源装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る面状光源装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る面状光源装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る要部拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る要部拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る反射シートの反射特性を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る反射シートの透過特性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る反射シートの概略図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る面状光源装置の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る光源の特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る面状光源装置の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る面状光源装置の要部拡大図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る面状光源装置の要部拡大図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る面状光源装置の要部拡大図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る面状光源装置の要部拡大図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る面状光源装置の要部拡大図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係る面状光源装置の要部拡大図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る面状光源装置の要部拡大図である。
【図１８】本発明の実施の形態５に係る面状光源装置の断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態５に係る面状光源装置の要部拡大図である。
【図２０】本発明の実施の形態６に係る面状光源装置の断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態６に係る面状光源装置の平面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６に係る面状光源装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の表示装置の構成について一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を用いたものは、実質的に同様の構成を示す。
実施の形態１．
図１に本実施の形態に係る表示装置の分解斜視図、図２に図１の表示装置を組み立てた状態で、矢視Ａ−Ａ方向から見た断面図を示す。図１および図２に示すように本実施の形態１における面状光源装置１０は、光を面状に導き出射面１０１から出射する導光板１を備えており、開口部２１を有する筐体２内に導光板１が配置される。また、筐体２の内側の底面２２に形成された収納部２３に光源３が配置される。導光板１の出射面１０１側には光を拡散する拡散板４、光学シート５が配置される。導光板１の出射面１０１と反対の面である反出射面１０２、側面１０３には光を反射する反射シート６が設けられている。このような面状光源装置１０上には表示素子１１が配置され、表示装置１２を構成している。表示素子１１には、液晶の複屈折性を応用した液晶表示パネルや、文字や絵が透明板に印刷された表示パネル等を用いればよい。本実施の形態では、表示素子１１として、液晶表示パネルを用いた場合について説明する。
【００１６】
液晶表示パネルは、基板上にカラーフィルタ、遮光層、対向電極等が形成されたカラーフィルタ基板と、このカラーフィルタ基板に対向して配置され、基板上にスイッチング素子となる薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）、画素電極等が形成されたＴＦＴ基板とを含んでいる。この液晶表示パネルは、両基板の間隔を保持するためのスペーサと、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とを貼り合わせるためのシール材と、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間に挟持される液晶を備え、液晶を注入する注入口の封止材と、液晶を配向させる配向膜と、偏光板とを備えている。液晶表示パネルは、スイッチング素子による電圧のオン又はオフによって液晶層の配向を変化させ、液晶表示パネルに入射した光を映像信号にあわせて変調し、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）又は青色（Ｂ）として表示する。
【００１７】
光源３には、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤと称す）またはレーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などの点光源を用いればよい。本実施の形態においては、光源３として、光源基板３２にＬＥＤ３１を実装しているＬＥＤ光源を用いた場合について説明する。なお、ＬＥＤには、青色等の単色を発光する半導体発光素子、半導体発光素子から発せられた青色光の一部を吸収し黄色の光を発する蛍光体からなる擬似白色ＬＥＤなどがある。また、ＲＥＤ（赤）、ＧＲＥＥＮ（緑）、ＢＬＵＥ（青）の半導体発光素子を揃え、３つの単色光の合成で白色光を発光するＬＥＤがある。本実施の形態においては、擬似白色ＬＥＤを用いた場合について説明する。
【００１８】
導光板１は、板状形状であり透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ガラスなどで構成され、入射した光を面状に伝播させ、出射面１０１より光を出射させる。本実施の形態１で用いる導光板１には、出射面１０１の略中央部に第１の凹部１１０が形成されている。第１の凹部１１０は、円柱形状で形成され、底面１１１には、光源３から入射した光を底面１１１における円の中心Ｏから離れる方向へ屈折させる屈折部８を備えている。この明細書において、屈折部８は光をある一方向に屈折させる機能を持つものを示す。また、導光板１の反出射面１０２には、光の伝搬方向を乱して、出射面１０１に光を導くための光散乱部が形成されている（図示せず）。この光散乱部は、光を導光板１の内部に向けて反射させる手段として機能しており、反出射面１０２にドット印刷を印刷する方法、反出射面１０２を粗面化してシボ面を形成する方法または微小な球面や凹凸を形成する方法などがある。
【００１９】
図３は導光板１に形成した第１の凹部１１０を説明する図で、図２に示した導光板１の第１の凹部１１０の要部を拡大した図に、第１の凹部１１０を上側から見た図を含めて示した図である。図３に示すように、本実施の形態１において、第１の凹部１１０の底面１１１に形成した屈折部８は底面１１１における中央部を中心Ｏとして、断面が三角形である複数の円が形成されたプリズムアレイ８１で構成されている。プリズムアレイ８１は断面が同形状の三角形の同心円で形成されている。また、光源３は、プリズムアレイ８１の中心Ｏと光源３の発光中心Ｔとが重なる位置であって、反出射面１０２に対向して配置されている。また、導光板１の第１の凹部１１０の開口部１１２には、反射シート７１及び拡散シート７２により構成される光量調整手段７が配置されている。なお、この明細書において、光を発する中心を発光中心Ｔと定義する。
【００２０】
図４にプリズムアレイ８１の拡大図を示す。図４を用いて、プリズムアレイ８１の構成について説明を行う。プリズムアレイ８１を構成する三角形において、第１の凹部１１０の底面１１１に対する頂角をａ、中心Ｏから遠い位置に形成される底角をｂ、中心Ｏ側に形成する底角をｃとする。なお、この明細書において、プリズムアレイ８１を構成する三角形の底面１１１に対する角を頂角ａ、頂角ａに対し底面１１１に形成される角を底角ｂ、底角ｃと定義する。また、中心Ｏ側の一辺を辺Ａ、中心Ｏ側から遠い位置の一辺を辺Ｂとする。
【００２１】
次に、図３および図４を用いて、光源３から出射した光の経路について説明する。光源３から出射した光Ｌ１は、導光板１の反出射面１０２から導光板１に入射し、プリズムアレイ８１に到達する。プリズムアレイ８１に到達したほとんどの光は、辺Ａで全反射し、辺Ｂで中心Ｏから離れる方向に屈折して導光板１の凹部１１０内の空気層へ出射される。導光板１の第１の凹部１１０内の空気層へ入射した光Ｌ１は、再び第１の凹部１１０の側面１１３から導光板１に入射する。側面１１３から導光板１に入射し、導光板１内で面状に伝播する方向に調整された光Ｌ１は、導光板１と導光板１の周囲の空気層との境界で全反射を繰り返しながら導光板１の内部を伝搬する。導光板１の内部を伝搬した光Ｌ１は、導光板１の反出射面１０２に施されたドット印刷に到達すると、拡散反射されて光の伝搬方向が変化する。この伝搬方向の変化によって、光は導光板１と導光板１の周囲の空気層との境界で臨界角に満たなくなり、導光板１の出射面１０１から出射される。
【００２２】
上述した通り、導光板１の第１の凹部１１０に屈折部８を設けることにより、光源３から屈折部８に到達した光Ｌ１を中心Ｏから離れる方向へ屈折させて、第１の凹部１１０の側面１１３から入射させることができる。側面１１３から導光板１に入射した光Ｌ１は導光板１内で面状に伝播する方向に調整されるため、導光板１と導光板１の周囲の空気層との境界で全反射を繰り返しながら導光板１の内部で効率よく伝搬させることができ、導光板１の内部を伝播した均一化された面状の光を出射面１０１から出射させることができる。なお、導光板１の出射面１０１以外の側面１０３および反出射面１０２から出射される光は、図２に示す反射シート６により反射され、再び導光板１に入射して伝播し、最終的には導光板１の出射面１０１から出射される。また、プリズムアレイ８１に到達して、開口部１１２の方向へ向かう一部の光は開口部１１２より出射する。なお、開口部１１２に向かう光は後述する開口部１１２に配置された光量調整手段７によって、再び導光板１に入射する光または開口部１１２より出射する光に調整することができる。
【００２３】
なお、プリズムアレイ８１を構成する三角形の角度は、底角ｂを４５度以上の角度であって、９０度以下になるように形成し、底角ｃは４５度以上になるように形成する。また、底角ｂ＞底角ｃの大きさとなるように形成する。このように形成することで、プリズムアレイ８１に到達する光を効率よく、辺Ａで全反射させ、辺Ｂで中心Ｏから離れる方向に屈折させることができる。
【００２４】
また、導光板１の凹部１ｂの深さＨはプリズムアレイ８１から出射される光の角度をθ、導光板１の厚みをｄとしたとき、Ｈ＝（ｄ／２）＊ｔａｎθで設定することができる。
【００２５】
なお、図３に示すように、導光板１の第１の凹部１１０の開口部１１２に配置される光量調整手段７は、光源３からの光を反射する反射機能を有する反射シート７１及び光源３からの光を拡散する拡散機能を有する拡散シート７２により構成され、それぞれ空気層を介して配置されている。この光量調整手段７によって、光源３より出射した開口部１１２に向かう光を反射機能により反射させて再び導光板１に入射する光または拡散機能で拡散させて開口部１１２より出射する光となるよう調整することができ、面状光源装置１０の出射面１００における出射光の輝度ムラを防止することができる。
【００２６】
反射シート７１は、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ポリプロピレン）又はＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ポリエチレンテレフタレート）に硫酸バリウム又は酸化チタンを混ぜ合わせた材料や、樹脂に微細な気泡を形成した材料、金属板に銀を蒸着した材料、金属板に酸化チタンを含む塗料を塗布した材料が用いられる。本実施の形態においては、ＰＥＴ樹脂に微細な気泡を形成した材料で形成された反射シート７１を用いている。ＰＥＴ樹脂を用いた反射シート７１は、厚さが厚いと透過率が減少するが、反射率を増加させることができる。また、厚さが薄いと反射率が減少するが、透過率を増加させることができる。
【００２７】
また、本実施の形態で用いる反射シート７１は、図５に示すような反射特性を、図６に示すような透過特性を有している。図６に示すように、反射シート７１は入射した全光線（全入射光）が透過する比率である全光線透過率が２％以上のものを用いる。全光線透過率が２％未満の反射シート７１を用いると、導光板１の第１の凹部１１０の開口部１１２から出射する光が減少し、面状光源装置１０の出射面１００における出射光に輝度ムラが発生する場合があるが、全光線透過率が２％以上、好ましくは４〜６％の反射シート７１を用いることで、開口部１１２から出射する光が減少することを抑制することができる。なお、反射シート７１の全光線透過率は、開口部１１２において輝度ムラが発生しないよう適宜調整すればよい。
【００２８】
また、図３に示す拡散シート７２は、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｎｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、もしくはＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ポリカーボネート）等の樹脂板又はガラス基板のような光を透過する性質を有する材料に反射材を混入するもしくは表面を粗面化する方法等で形成し、入射光を散乱させる機能を持たせたものを用いればよい。拡散シート７２を配置することにより、反射シート７１を透過した光を拡散光として、開口部１１２より出射させることができる。
【００２９】
なお、反射シート７１は、光を拡散光として出射させる拡散機能を有していてもよい。例えば、ＰＥＴ樹脂に微細な気泡を形成した材料を使用した反射シート７１を用いることで、反射シート７１で反射する光および透過する光を拡散光とすることができる。これにより、導光板１に設けた第１の凹部１１０を低く構成しても出射面１０１における輝度ムラを防止することができるため、導光板１を薄く形成することができ、薄型の面状光源装置１０が実現できる。
【００３０】
ここで、光源３として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）又は青色（Ｂ）の単色光を発するＬＥＤを光源として用いる場合には、発光スペクトルの半値幅が狭く、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）以外の発光スペクトルが少ない。そのため、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）又は青色（Ｂ）以外の発光スペクトルを持つ冷陰極管を光源に用いた場合に比べ、単色光を発するＬＥＤを光源として用いる場合は、反射シート７１で短波長側が吸収されることによる色度の変化量が大きくなる傾向がある。従って、冷陰極管を光源に用いた場合にはあまり視認されなかった色ムラが、単色光を発するＬＥＤを光源に用いた場合には視認されやすくなる。反射シート７１を透過する光は、短波長側の光が吸収されるため、長波長側の光である赤色成分が多く黄色味を帯びた光となり、導光板１の光量調整手段７を設けた部分の出射光とそれ以外の部分の出射光との間で色ムラが生じることがある。この色ムラを防止するために、反射シート７１には、黒色のドットパターン印刷、有色のドットパターン印刷を施してもよい。ドットパターン印刷は、黒色や有色のインクで反射シート７１に微細なパターンを印刷する。なお、スクリーン印刷方式で行ってもよい。また、印刷されるドットパターンの形状、大きさ、配列、濃淡、密度、色等は、面状光源装置１０の出射面１００での表示品位を鑑みて最適化することが望ましい。
【００３１】
図７に、反射シート７１に施す印刷例を示す。図７に示すように、反射シート７１において、反光源３側７１１には、中心部に集中して配列された有色のドットパターンを印刷する。また、光源３側７１２には、均一に配列された黒色のドットパターンを印刷する。反射シート７１の反光源３側に有色のドットパターン印刷を施すことで、面状光源装置１０の出射面１００での出射光の色ムラを軽減することができる。また、反射シート７１の光源３側７１２に黒色のドットパターンを印刷することで、色ムラを生じさせる一部の光を吸収させて色ムラを防止することができる。また、反射シート７１の反光源３側７１１に印刷する有色のドットパターンは、反射シート７１の透過による光の色調変化を打ち消すような補色である青色のドットパターンとすることで、光量調整手段７による色ムラを抑制することができる。
【００３２】
また、光源３からプリズムアレイ８１を介して導光板１の凹部１１０内の空気層へ入射した光に比べ、プリズムアレイ８１から開口部１１２の方向へ向かい、開口部１１２に配置された光量調整手段７で反射されて、再び導光板１の凹部１１０の側面１１３に入射した光は、入射角によっては開口部１１２近傍の出射面１０１から出射されやすい光となる。この光を防止するために、反射シート７１の光源３側の面に黒色のドットパターン印刷を施してもよい。黒色のドットパターンに光を吸収させることで、開口部１１２近傍の出射面１０１における輝度ムラを防止することができる。なお、拡散シート７２に反射シート７１と同様の黒色や有色の印刷を施しても同様の効果が得られる。
【００３３】
また、本実施の形態では、反射シート７１に有色印刷を施しているが、当該有色印刷の代わりに色変換シートを反射シート７１の反光源側の面に配置することで同様の効果を得ることができる。色変換シートは、特定の波長の光のみを透過させるシートであり、例えば、透明の薄紙状の色セロファンなどがある。長波長側の透過率に比べ、短波長側の透過率が高い色変換シートを用いることで、上述した反射シート７１を透過する光の色ムラを軽減することができる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態における面状光源装置１０においては、第１の凹部１１０の底面１１１に光源３から到達した光を中心Ｏから離れる方向へ屈折させる屈折部８を形成させたため、光源３から屈折部８に到達した光を中心Ｏから離れる方向へ屈折させて、第１の凹部１１０の側面１１３から入射させることができる。側面１１３から導光板１に入射した光Ｌ１は導光板１内で面状に伝播する方向に調整されるため、導光板１と導光板１の周囲の空気層との境界で全反射を繰り返しながら導光板１の内部で効率よく伝搬させることができ、導光板１の内部を伝播した均一化された面状の光を出射面１００から出射させることができる。よって、面内輝度の均一性が高く、光の利用効率が高い面状光源装置１０を得ることができる。また、第１の凹部１１０の開口部１１２に配置された光量調整手段７によって、開口部１１２に向かう光は、開口部１１２より出射する光または再び導光板１に入射する光となるよう調整することができ、面内輝度の均一性をより高めることができる。
【００３５】
本実施の形態１における光量調節手段７は、反射シート７１、拡散シート７２がそれぞれ空気層を介して配置されたものを示したが、反射シート７１、拡散シート７２を粘着材等で貼り合わせることにより空気層を介さずに反射シート７１、拡散シート７２及び導光板１を配置してもよい。空気層を介しないことにより、空気層の界面で生じる表面反射をなくし、導光板１の出射面１０１から出射される光の量を増やすことができ、光の利用効率を向上させることができる。また、粘着材等は、透過率が９５％以上であることが好ましく、反射シート７１、拡散シート７２と屈折率を略同一にすることにより、反射シート７１と、拡散シート７２と、粘着材との界面での鏡面反射を減らすことができる。反射シート７１と拡散シート７２との間は、粘着材で全面密着させても、一部密着させてもよい。また、光量調整手段７に用いる反射シート７１、拡散シート７２は、それぞれ１枚で配置したが、複数枚配置してもよい。反射シート７１は厚さや種類の異なるものを適宜組み合わせて最適化すればよい。拡散シート７２は複数枚用いることで、さらに光を拡散させることができる。反射シート７１、拡散シート７２は面状光源装置１０の出射面１００の表示品位を鑑みて適宜配置することができる。なお反射シート７１を配置するのみで面状光源装置１０からの出射光の輝度ムラを防止することができる場合は、拡散シート７２を設けなくてもよい。
【００３６】
光量調整手段７の形状は、第１の凹部１１０の開口部１１２に設置できる大きさであれば第１の凹部１１０の開口部１１２と異なる形状であってもよい。また、光量調整手段７の位置決めのために、導光板１の出射面１０１に透明シートを貼り付けてもよい。この場合、透明シートは透過率が９５％以上である事が望ましい。
【００３７】
図８に本実施の形態の変形例を示す。導光板１の第１の凹部１１０の形状は底面１１１と開口部１１２とを略同じ大きさの円で形成した円柱形状としていたが、図８に示すように、底面１１１よりも開口部１１２の大きさを大きい円柱形状とし、側面１１４を傾斜させてもよい。このとき、導光板１の第１の凹部１１０を形成する側面１１４と第１の凹部１１０の底面１１１とのなす角は鈍角とする。側面１１４をこのように傾斜させることにより、側面１１４から入射するほとんどの光を反出射面１０２に屈折させることができる。よって、側面１１４から入射して開口部１１２に向かう光を減少させることにより、導光板１内で伝播することなく開口部１１２近傍で出射する光を減少させることができるため、出射面１０１における輝度ムラを防止することができる。
【００３８】
図９に本実施の形態に係る光源３の配光分布を示す。図９に示すように、本実施の形態における光源３は、略完全拡散に近い一般的な配光を有するＬＥＤ３１を用いており、特別なレンズ形状を有する必要がない。また、本実施の形態で用いた光源基板３２は、ＬＥＤ３１を保持するとともに、ＬＥＤ３１に電力を供給するための回路パターンが形成されている。また、メタルコア（Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ：以下、ＭＣと称する ）基板である光源基板３２に実装することで、ＬＥＤ３１から発せられる熱を効率よく周囲に伝えることができる。さらに、厚みが薄いＦＰＣ （Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に実装することで、ＬＥＤ３１からの熱をさらに効率よく周囲に伝えることができるとともに、面状光源装置１０の外形サイズを小さくすることができる。
【００３９】
また、本実施の形態１では、光源３として、ＬＥＤ３１を１個用いた場合を説明したが、本発明はこれに限られず、必要な輝度を得るために複数の光源３を用いることができる。また、光源３を配置する位置は、筐体の略中央部に限定されず、面状光源装置１０の出射面１００における輝度分布を鑑みて最適な位置に配置することができる。
【００４０】
本実施の形態に係る面状光源装置１０は、前述の通り、光を出射面１００から効率よく出射するように導光板１の反出射面１０２および側面１０３に反射シート６を配置している。反射シート６は、ＰＰ又はＰＥＴに硫酸バリウム又は酸化チタンを混ぜ合わせた材料や、樹脂に微細な気泡を形成した材料、金属板に銀を蒸着した材料、金属板に酸化チタンを含む塗料を塗布した材料を用いればよい。反射シート６は、反射率が９０％以上であることが望ましい。また、複数の反射シート６を重ねることにより反射率を向上させ、面状光源装置１０の出射面での輝度を向上させることができる。
【００４１】
導光板１の出射面１０１上に配置した拡散板４は、ＰＥＴ、ＰＭＭＡもしくはＰＣ等の樹脂板又はガラス基板のような光を透過する性質を有する材料を用いればよい。また、拡散板４には、上記の材料に反射材を混入させるまたは表面を粗面化させるなどの加工を行い、入射光を散乱させる機能を持たせている。当該機能を有する拡散板４を用いることで広い指向性を持つ面状光源装置１０を得ることができる。なお、面状光源装置１０の構成によっては、拡散板４を設けなくて所望の表示品位を得られる場合があり、この場合には特に拡散板４を設けなくてもよい。
【００４２】
また、拡散板４上に配置した光学シート５は、レンズシートを拡散シートで挟み込んだ構造となっている。また、輝度の向上が必要な場合には、プリズムの方向を最適に組み合わせた複数枚のレンズシートを用いる。さらに、拡散シートにより拡散性を向上させる場合には、２枚以上の拡散シートを用いてもよい。レンズシートの配光特性によっては、１枚の使用でもよいし、使用しなくともよい。さらに、光学シート５には、保護シートや偏光反射シートを組み合わせてもよい。なお、光学シート５の構成は、求める輝度や配光特性等を鑑みて適宜考慮することができる。
【００４３】
また、導光板１の出射面１０１上に輝度を向上させるために選択性反射シート（図示せず）を配置してもよい。選択性反射シートには、ほぼ垂直に入射した光を２回の全反射で光量調節手段７に戻すプリズム形状を持つプリズムシートや、偏光性能を有するシートで入射する光の偏光方向によって反射光と透過光に分離する反射型偏光シート等がある。選択性反射シートを設けることで、出射面１０１から出射される光の一部を選択性反射シートで反射させて光量調節手段７に戻し再び拡散させることで、輝度ムラおよび色ムラを低減することができる。
【００４４】
本実施の形態では、導光板１の形状は板状のものを用いたが、本発明はこれに限らず、導光板１の形状が光源３から離れるに従い板厚が薄くなるくさび形状であってもよい（図示せず）。導光板１をくさび形状とすることで、伝搬する光を効率よく出射面１０１に導くことができる。そのため、導光板１の側面１０３に設けた反射シート６により、反射される光の量が減少するので、側面１０３の反射シート６で生じる反射損失を減らすことができ、出射面１０１での出射量が増加することになる。
【００４５】
また、導光板１の出射面１０１を粗面化して凹凸面を形成することにより、導光板１の反出射面１０２に反射する手段を設けた場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、導光板１の出射面１０１に到達した光は、出射面１０１に形成された凹凸面によって光の伝搬方向が散乱される。その結果、出射面１０１に入射した光の一部は導光板１の内部に向かって反射されるとともに、それ以外の光は出射面１０１を介して導光板１の外部に出射される。従って、導光板１の出射面１０１のみに凹凸面を形成し、反出射面１０２に反射する手段を設けない場合であっても、反出射面１０２に設けたドットパターンのような反射機能を有することができる。また、導光板１の出射面１０１又は反出射面１０２に鏡面処理、粗面化処理、ドットパターン印刷または有色印刷等を施してもよい。このような構成により、面状光源装置１０の出射面１００での表示品位をさらに向上させることができる。
【００４６】
実施の形態２.
図１０に本実施の形態２に係る面状光源装置の断面図を、図１１に要部拡大図を示す。実施の形態１においては、導光板１の出射面１０１に第１の凹部１１０を形成し、導光板１の反出射面１０２に対向する位置に光源３を配置させていたが、本実施の形態２では、図１０に示すように、導光板１の第１の凹部１１０と対向する位置であって、導光板１の反出射面１０２に第２の凹部１２０を設け、光源３を収納させている。なお、上記の構成以外は、実施の形態１と同様である。また、以下で説明する本実施の形態２に係る面状光源装置の特有の作用効果以外は、実施の形態１に係る面状光源装置と同様の作用効果を奏する。
【００４７】
図１１を用いて、光源３から出射した光の経路について説明する。図１１に示すとおり、光源３から導光板１の出射面１０１に対し、略垂直な方向に出射された光Ｌ２は、第２の凹部１２０の底面１２１から導光板１に入射する。導光板１から第１の凹部１１０の底面１１１に形成されたプリズムアレイ８１に到達した光Ｌ２は、実施の形態１と同様、プリズムアレイ８１の中心Ｏから離れる方向に屈折されて第１の凹部１１０の側面１１３から入射する。よって、導光板１内で面状に伝播する方向に調整されるため、導光板１の内部を伝播した均一化された面状の光を出射面１０１から出射させることができる。また、光源３から第２の凹部１２０の側面１２２に向かう光Ｌ３は、導光板１内で面状に伝播する方向で導光板１に入射させることができるため、光の利用効率を向上させることができる。また、第２の凹部１２０に光源３を収納させることができるため、実施の形態１よりも、面状光源装置１０の厚みを薄くする事ができる。
【００４８】
本実施の形態２によれば、導光板１の反出射面１０２側であって、第１の凹部１１０と対向する位置に第２の凹部１２０を配置し、光源３を第２の凹部１２０に配置したので、光源３から第２の凹部１２０の側面１２２に向かう光を導光板１内で面状に伝播する方向に入射することができるため、光の利用効率および輝度が高い面状光源装置１０を得ることができ、面状光源装置１０の厚みを薄くすることができる。
【００４９】
なお、第１の凹部１１０は第２の凹部１２０の形状と同じであっても、相似形状であってもよい。また、第１の凹部１１０の大きさは、第２の凹部１２０より大きくてもよい。また、第２の凹部１２０は底面１１１と比較して開口部１１２を大きくするなど適宜変更可能である。
【００５０】
また、本実施の形態２では光源３として、図１０に示すような半球状のレンズを有するＬＥＤ光源を使用した。半球状のレンズを有するＬＥＤ光源を使用するため、ＬＥＤチップからの光を効率よく光源３の外へ取り出す事ができるため、少ない投入電力で多くの光を取り出す事ができる。第２の凹部１２０の深さは光源３の半球状のレンズの高さと略同等か若干大きくする程度にする事で、より薄型の面状光源装置１０を得る事ができる。第１の凹部１１０の深さは実施の形態１と同様に決定する事ができる。
【００５１】
実施の形態３．
図１２に実施の形態３に係る面状光源装置の要部拡大図を示す。本実施の形態３に係る面状光源装置では、第２の凹部１２０の底面１２１に第２の凹部１２０の開口部１２４に向かって突出する凸部１２３を形成させている。なお、凸部１２３を設ける構成以外は実施の形態２と同じ構成である。以下で説明する本実施の形態３に係る面状光源装置の特有の作用効果以外は、実施の形態１、２に係る面状光源装置と同様の作用効果を奏する。
【００５２】
図１３に導光板に形成した凸部１２３の要部拡大図を示す。図１３に示すように凸部１２３は第２の凹部１２０の底面１２１に一体で形成されている。凸部１２３は第２の凹部１２０の開口部１２４に向かって突出した中央部の厚みが厚い曲面の凸レンズである。また、第２の凹部１２０の中心Ｏ１と光源３の発光中心Ｔとが重なる位置に光源３を配置し、光源３の発光中心Ｔを焦点Ｓ１として点線で示す凸部１２３を形成する。なお、このような構成によれば、凸部１２３の厚みが厚くなる、または側面１２２と凸部１２３との接続部が鋭角になることより成型しにくくなってしまうことが問題になる場合がある。この場合は、光源３の発光中心Ｔより、離れた位置に焦点Ｓ２を設定した実線で示す凸部１２３を形成する。このような構成とすることで、凸部１２３の厚みを薄くすることができるとともに、側面１２２と凸部１２３との接続部が鋭角になることを防止できるため成型が容易となる。なお、凸部１２３の形状は、曲面で形成し、コーニック定数Ｋとすると、−１＜Ｋ≦０を満たす双曲面で形成する。また、凸部１２３をコーニック定数Ｋ＝０を満たす円の曲面の一部で形成させることで、凸部１２３を薄く形成することができる。
【００５３】
図１２を用いて、本実施の形態３に特徴的な光の経路について説明する。第２の凹部１２０の凸部１２３に入射する光Ｌ４は、凸部１２３を形成する曲面を透過して導光板１の出射面１０１に対し略垂直な方向に屈折させることができる。よって、第１の凹部１１０の底面１１１から出射して、底面１１１に形成されたプリズムアレイ８１に到達しない光を減少させることができ、凸部１２３から出射されるほとんどの光を導光板１内で面状に伝播する方向に調整して、第１の凹部１１０の側面１１３に入射させることができる。
【００５４】
図１４に本実施の形態３の変形例を示す。図１４に示すように、本実施の形態３において、第２の凹部１２０の底面１２１に光をある一方向に屈折させる機能を持つプリズムアレイ８２を形成している。第２の凹部１２０の底面１２１に形成したプリズムアレイ８２は、第１の凹部１１０に形成したプリズムアレイ８１同様、断面が三角形であって、第２の凹部１２０の中央部を中心Ｏ２とする複数の円で形成されている。第２の凹部１２０の底面１２１にプリズムアレイ８２を形成させることで、プリズムアレイ８２に入射する光Ｌ５を導光板１の出射面１０１に対し、略垂直な方向に屈折させて、第１の凹部１１０に形成したプリズムアレイ８１に向かわせる。よって、本変形例によっても、第１の凹部１１０の底面１１１に形成されたプリズムアレイ８１に到達しない光を減少させることができ、プリズムアレイ８２から出射されるほとんどの光Ｌ５を導光板１内で面状に伝播する方向に調整して、第１の凹部１１０の側面１１３に入射させることができる。
【００５５】
実施の形態４．
図１５に実施の形態４の断面図を示す。図１５に示すように、実施の形態１乃至３では、第１の凹部１１０を円柱形状とし、底面１１１にはプリズムアレイ８１を形成させたが、本実施の形態４においては、第１の凹部１１０を円錐形状とした。第１の凹部１１０を円錐形状に形成した構成以外は実施の形態１乃至３と同様である。
【００５６】
図１５において、第１の凹部１１０は、出射面１０１から反出射面１０２に向かって下ろした垂線Ｐ上に頂点Ｅ１を有し、頂点Ｅ１の角度が略９０度である円錐形状を有している。また、円錐形状は頂点Ｅ１を有する垂線Ｐの延長上に光源３の発光中心Ｔを備えており、導光板１に一体成型される。円錐形状の第１の凹部１１０と対向する位置であって、反出射面１０２に光源３を収納する第２の凹部１２０を形成している。なお、本実施の形態４においては、第２の凹部１２０の底面１２１には実施の形態３と同様凸部１２３を形成している。
【００５７】
図１５を用いて、本実施の形態４に特徴的な光の経路について説明する。光源３の発光部から出射された光のうち、光源３より凸部１２３に入射した光Ｌ６は、凸部１２３の曲面によって出射面１０１に対し略垂直な方向に屈折し、円錐形状の第１の凹部１１０の側面１１５に到達して全反射する。全反射した光は、導光板１内で面状に伝播する方向に向かう光となり、導光板１と導光板１の周囲の空気層との境界で全反射を繰り返しながら導光板１内を伝播する。これらの導光板１内を伝播する光は導光板１の反出射面１０２に施されたドット印刷に到達すると、拡散反射されて光の伝播方向が変化し、導光板１の出射面１０１から出射される。
【００５８】
以上のように、第２の凹部１２０に形成された凸部１２３により、光源３から出射された光を略垂直な方向に向かう光に屈折させて、第１の凹部１１０の側面１１５に到達させ、全反射させることで、導光板１内で面状に伝播する方向に向かう光とする。このため、導光板１で効率よく伝播させることができるため面内輝度の均一性が高く、光の利用効率が向上する面状光源装置１０を提供することができる。
【００５９】
また、図１６、１７に本実施の形態の変形例を示す。図１６、１７に示すように、第１の凹部１１０は、出射面１０１から反出射面１０２に向かって下ろした垂線Ｐ上に角度の異なる頂点Ｅ２、Ｅ３で形成された連続する円錐形状で構成してもよい。頂点Ｅ２、Ｅ３の角度の大きさは、Ｅ２＞Ｅ３とする。開口部１１２に頂点Ｅ２で側面１１６を構成する円錐を形成し、それと連続して頂点Ｅ３で側面１１７を構成する円錐を形成する。
【００６０】
また、光源３の発光素子３１１の面積が広い場合、光源３の発光中心Ｔから離れた位置から出射する光が、第２の凹部１２０に形成された凸部１２３により、略垂直にならず、図１５における第１の凹部１１０の側面１１５に到達した際、全反射せずに第１の凹部１１０の空気層に漏れて開口部１１２に向かう場合がある。図１６、１７の変形例に示すとおり、第１の凹部１１０を角度の異なる頂点Ｅ２、Ｅ３で形成された連続する円錐形状とすることで、第１の凹部１１０を構成する側面１１６および１１７に到達した光（Ｌ７、Ｌ８）を、第１の凹部１１０の空気層に出射させることなく、全反射させることができ、導光板１内で面状に伝播する方向に向かう光とすることができる。
【００６１】
上記の構成とすることで、凸部１２３から出射して、第１の凹部１１０に到達するほとんどの光を第１の凹部１１０の側面１１６および１１７で全反射させて、導光板１内で面状に伝播する方向に向かう光とすることができるため、面内輝度の均一性が高く、光の利用効率が向上する面状光源装置１０を提供することができる。
【００６２】
実施の形態５．
図１８に実施の形態５に係る面状光源装置の断面図を示す。実施の形態３、４では、第２の凹部１２０の底面１２１に開口部に向かって突出する曲面を呈する凸部１２３を形成させたが、本実施の形態５では、図１８に示すように、第２の凹部の底面１２１にフレネルレンズを形成させている。フレネルレンズ８３は、底面１２１の中心Ｏ３を中心とする同心円状であり、底面１２１に一体形成されている。第２の凹部の底面１２１にフレネルレンズ８３を形成させたこと以外は、実施の形態３、４と同様である。
【００６３】
図１９（ａ）に実施の形態３、４で示した第２の凹部１２０の底面１２１に凸部１２３を形成した導光板１の要部拡大図、図１９（ｂ）に実施の形態５で示す第２の凹部１２０の底面１２１にフレネルレンズ８３を形成した導光板１の要部拡大図を示す。図１９（ｂ）に示すように、フレネルレンズ８３は、曲面を呈する凸部の中心Ｏ３を中心として同心円状の領域に分割し厚みを減らしたもので、断面は導光板１の反出射面１０２と略垂直である直線部８３１と、この直線部８３１と連続する曲線部８３２を含む、のこぎり形状を呈する。フレネルレンズ８３は、光を収束、発散させる屈折機能を持つレンズであり、光源３の光を導光板１の出射面１０１に対して略垂直な方向に屈折する。また、同心円状の領域を分割する分割数を多く形成させることで、第２の凹部１２０の底面１２１に形成するフレネルレンズ８３自体の厚みをより薄く形成させることができるため、導光板１を薄く形成することができる。これにより、面状光源装置１０の厚みを小さくすることができる。また、図１９（ａ）で示す凸部１２３の厚みＶ１を薄く形成するために、実施の形態３において、図１３を参照して説明した通り、光源３の発光中心Ｔより離れた位置に焦点Ｓ２を設定させたが、図１９（ｂ）に示すフレネルレンズ８３では、厚みＶ２ではなく、曲線部８３２の曲率半径との関係により焦点を設定することが可能となるため、図１８に示すように、光源３の発光中心Ｔより、離れた位置に焦点Ｓ４を設定しても厚みを厚くする必要がない。よって、図１９（ａ）で示す凸部１２３より焦点位置の設定範囲が広くなるため、設計の自由度が広がる。
【００６４】
次に、図１８を用いて、本実施の形態５に特徴的な光の経路について説明する。光源３の発光部から出射された光のうち、光源３よりフレネルレンズ８３の曲線部８３２に入射した光Ｌ９は、その曲面によって、導光板１の出射面１０１に対して略垂直な方向に屈折し、第１の凹部１１０の側面に到達して全反射する。全反射した光は、導光板１内で面状に伝播する方向に向かう光となり、導光板１と導光板１の周囲の空気層との境界で全反射を繰り返しながら導光板１内を伝播する。
【００６５】
また、フレネルレンズ８３の直線部８３１は反出射面１０２（または出射面１０１）と略垂直であるため、光源３よりフレネルレンズの直線部８３１に入射した光Ｌ１０は、その平面によって、第１の凹部１１０の側面に到達または出射面１０１で全反射する光の角度で到達して全反射し、導光板１内を面状に伝播する方向に向かう光となり、導光板１と導光板１の周囲の空気層との境界で全反射を繰り返しながら導光板１内を伝播する。
【００６６】
フレネルレンズ８３の曲線部８３１、直線部８３２より入射した光は導光板１内で伝播を繰り返して、導光板１の反出射面１０２に施されたドット印刷（図示せず）に到達すると、拡散反射されて光の伝播方向が変化し、導光板１の出射面１０１から出射される。
【００６７】
上述したとおり、導光板１の第２の凹部１２１にフレネルレンズ８３を備えたことにより、フレネルレンズ８３を構成する曲線部８３２に向かう光は、光源３から出射された光を略垂直な方向に向かう光に屈折させ、第１の凹部１１０の側面に到達させて全反射させることで、導光板１内で面状に伝播する方向に向かう光とすることができる。また、直線部８３１に入射した光は、導光板１の出射面１０１で全反射する角度で到達するため、出射面１０１で全反射し、導光板１内で面状に伝播する方向に向かう光とすることができる。このため、光源３から出射した光を導光板１内で効率よく伝播させることができるため、面内輝度の均一性が高く、光利用効率が向上することができる。また、導光板１の第２の凹部1の底面１２１にフレネルレンズ８３を形成させることで、導光板１の厚みを薄くすることができるため、薄型な面状光源装置を提供することができる。
【００６８】
実施の形態６
図２０に実施の形態６の断面図を示す。図２０に示すように、実施の形態２乃至５では、導光板１に設けた第１の凹部１１０、第２の凹部１２０の開口部をともに円形で形成させていたが、本実施の形態６おいては、光源３として用いるＬＥＤ３１の発光素子を長方形状のものを用い、ＬＥＤ３１が配置される位置に形成される第２の凹部１２０の開口部、第２の凹部１２０と対向して配置される第１の凹部１１０の開口部をともに楕円形状で形成させる。第１の凹部１１０、第２の凹部１２０の開口部が楕円形状である構成以外は実施の形態２乃至５と同様である。
【００６９】
図２０に示すように、長方形状のＬＥＤ３１と対向して配置される第２の凹部１２０の反出射面１０２側の開口部１２０１の形状は、楕円形状を呈している。第２の凹部１２０は、開口部１２０１と底部１２１の形状が同じである楕円柱状で形成されている。ＬＥＤ３１の長手方向に第２の凹部１２１の長軸方向、ＬＥＤ３１の短手方向を第２の凹部１２０の短軸方向を配置させることで、ＬＥＤ３１からの光を効率よく導光板１に入射させることができる。
【００７０】
また、第２の凹部１２０と対向する位置に形成される、第１の凹部１１０の出射面１０１側の開口部１１０１の形状は楕円形状を呈しており、出射面１０１側の開口部形状の長軸、短軸が最も大きく、反出射面１０２に向かうに従い、楕円形状が小さくなっている。すなわち、第１の凹部１１０は反出射面１０２側に向かうに従い、楕円形状の長軸、短軸が小さくなり、第１の凹部の終端部では長軸、短軸の長さは０になる楕円錐形状である。なお、第１の凹部１１０は角度の異なる頂点で形成された連続する楕円錐形状である場合を示している。また、第１の凹部１１０の楕円中心Ｏ４と第２の凹部１２０の楕円中心Ｄを結ぶ線Ｐ１は出射面１０１と略垂直になるように配置されており、両者の中心を一致させている。
【００７１】
以上説明した通り、光源３として用いるＬＥＤ３１の発光素子が長方形のものを用いる場合、第１の凹部１１０、第２の凹部１２０の開口部をともに楕円形状とし、ＬＥＤ３１の長手方向に第２の凹部１２１の長軸方向、ＬＥＤ３１の短手方向を第２の凹部１２１の短軸方向を配置させることで、ＬＥＤ３１からの光を効率よく導光板１に入射させることができる。また、使用するＬＥＤ３１の形状に合わせて第１の凹部１１０、第２の凹部１２０を設定するため、出射面１０１側での表示品の調整がしやすく、表示品位が優れた面状光源装置１０を提供することができる。
【００７２】
また、図２１に本実施の形態６の面状光源装置１０の出射面１０１側から見た平面図を示す。図２１では縦方向をＹ軸方向、横方向をＸ方向と定義する。図２１に示した面状光源装置１０ではＬＥＤ３１を導光板１の表示領域外であって側部１０３近傍に配置してもよい。面状光源装置１０に開口部を備えた筐体を配置する場合、開口部より外側にＬＥＤ３１を配置する。このような構成とすることで、第１の凹部１１０上に筐体が配置されるため、第１の凹部１１０から出射される光が直接出射面１０１から出射されないため、表示品位がより向上するが、表示領域外の導光板１にＬＥＤ３１を配置することにより、表示領域外の導光板にある程度の面積が必要となり額縁幅が大きくなる問題がある。しかしながら、長方形のＬＥＤ３１を用い、Ｘ方向に長方形のＬＥＤ３１の長手方向を、Ｙ方向にＬＥＤ３１の短辺方向に配置し、導光板１の第１の凹部１１０と第２の凹部１２０の開口部の形状を楕円形状することにより、第１の凹部１１０、第２の凹部１２０の開口部の形状を円形状とする場合より、額縁幅を小さくすることができるため、コンパクトな面状光源装置を提供することができる。
【００７３】
また、図２２に本実施の形態の変形例を示す。図２２に示すように第１の凹部１１０と第２の凹部１２０の開口部を長円形状で構成してもよい。本実施の形態の長円断面形状は半円と半円を直線で結ぶ形状で構成されている。このような構成とすることで、導光板１の成型金型の第１の凹部１１０、第２の凹部１２０の形状を容易に加工ができるため、加工コストを下げることができる。
【００７４】
なお、本発明においては、上記の各実施形態の構成に限定されるものでなく、本発明を逸脱しない範囲において、種々の変更、組み合わせが可能である。光源および導光板の種類や配置位置などで適宜選択することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  導光板                  １０１  導光板の出射面    １１０  第１の凹部
１１１  第１の凹部の底面    １１２  第１の凹部の開口部
１１３、１１４、１１５、１１６、１１７  第１の凹部の側面
１０２  導光板の反出射面    １０３  導光板の側面      １２０  第２の凹部
１２１  第２の凹部の底面    １２３  凸部              １２４  第２の凹部の開口部
２  筐体                    ３  光源                  ４  拡散板
５  光学シート              ６  反射シート            ７  光量調整手段
７１  反射シート            ７２  拡散シート          ８  屈折部
８１、８２  プリズムアレイ  ８３  フレネルレンズ        １０  面状光源装置    
１００  出射面
１１  表示素子              １２  表示装置          
Ｏ、Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４  中心
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３  頂点      Ｔ  発光中心              Ｐ、Ｐ１  垂線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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